RU2482197C1 - Method for deformation-thermal processing of austenitic stainless steels - Google Patents

Method for deformation-thermal processing of austenitic stainless steels Download PDF

Info

Publication number
RU2482197C1
RU2482197C1 RU2012108541/02A RU2012108541A RU2482197C1 RU 2482197 C1 RU2482197 C1 RU 2482197C1 RU 2012108541/02 A RU2012108541/02 A RU 2012108541/02A RU 2012108541 A RU2012108541 A RU 2012108541A RU 2482197 C1 RU2482197 C1 RU 2482197C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
deformation
austenitic stainless
carried out
minutes
temperature
Prior art date
Application number
RU2012108541/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Николаевич Беляков
Ярослава Эдуардовна Шахова
Рустам Оскарович Кайбышев
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет"
Priority to RU2012108541/02A priority Critical patent/RU2482197C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2482197C1 publication Critical patent/RU2482197C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to the field of metallurgy, preferably to the field of deformation-thermal processing of austenitic stainless steels. For production of nanocrystalline and submicrocrystalline structure of austenitic steel and increase of its strength properties at room temperature plastic deformation is carried out by means of hot rolling, which is carried out in the interval of temperatures of 973-1173 K to absolute deformation from 1 to 2 s with subsequent annealing in the interval of temperatures of 1323-1373 K and with time of delay within 10 - 30 minutes. Afterwards cold rolling is carried out to absolute deformation from more than 3.5 to 4 with subsequent annealing in the range of temperatures of 773-973 K with duration from 30 minutes to 2 hours.
EFFECT: invention may be used for manufacturing of elements of structures in chemical and petrochemical machine building, high-pressure vessels, fastening elements.
1 tbl, 2 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к области металлургии, преимущественно к области деформационно-термической обработки, а именно к технологии обработки аустенитных нержавеющих сталей.The invention relates to the field of metallurgy, mainly to the field of heat-treatment, in particular to a technology for processing austenitic stainless steels.

Известны два основных способа повышения прочностных свойств аустенитных нержавеющих сталей:There are two main ways to increase the strength properties of austenitic stainless steels:

1. Легирование аустенитных сталей различными химическими элементами, которые приводят к дисперсионному упрочнению стали в ходе стандартной термической обработки (закалка + отпуск). Но такой способ повышения прочностных свойств сталей является высокозатратным из-за введения дорогостоящих элементов.1. Alloying austenitic steels with various chemical elements that lead to dispersion hardening of steel during standard heat treatment (quenching + tempering). But this method of increasing the strength properties of steel is highly costly due to the introduction of expensive elements.

2. Интенсивная пластическая деформация до больших истинных степеней деформации в сочетании с последующей или промежуточной термической обработкой.2. Intensive plastic deformation to large true degrees of deformation in combination with subsequent or intermediate heat treatment.

Известен способ обработки сталей аустенитно-мартенситного класса. Сущность метода заключается в нагреве заготовки из стали 07Х16Н6 до температуры 1180°C с последующей выдержкой в течение 1,5 часа, деформации ковкой или штамповкой в интервале температур 1180-900°C с охлаждением на воздухе. Поковку нагревают до температуры 1050°С, выдерживают в течение 5-10 мин, закаливают, затем подвергают деформации при температуре 675°C с последующим отпуском при температуре 700°С в течение 2 часов (RU №2034048, публ. 30.04.1995). Данный способ обработки рекомендован для производства различных деталей сепараторов в молочной промышленности.A known method of processing steels of austenitic-martensitic class. The essence of the method consists in heating a billet made of steel 07X16H6 to a temperature of 1180 ° C, followed by exposure for 1.5 hours, forging or stamping in the temperature range 1180-900 ° C with cooling in air. The forging is heated to a temperature of 1050 ° C, maintained for 5-10 minutes, hardened, then subjected to deformation at a temperature of 675 ° C, followed by tempering at a temperature of 700 ° C for 2 hours (RU No. 2034048, publ. 04/30/1995). This processing method is recommended for the production of various parts of separators in the dairy industry.

Недостатком данного способа обработки является то, что стальную заготовку нагревают до температуры выше 1100°С, что приводит к росту аустенитного зерна, как следствие формируется неоднородная структура и падает пластичность стали. Последующую деформационную обработку стальных заготовок проводят при повышенных температурах, что создает напряженный режим работы оборудования и снижает экономическую эффективность данного способа.The disadvantage of this processing method is that the steel billet is heated to a temperature above 1100 ° C, which leads to the growth of austenitic grain, as a result, an inhomogeneous structure is formed and the ductility of the steel decreases. Subsequent deformation processing of steel billets is carried out at elevated temperatures, which creates a stressful mode of operation of the equipment and reduces the economic efficiency of this method.

Прототипом был выбран способ обработки аустенитных сталей, включающий закалку от 1323 К на воздухе, отпуск при температуре 1020 К, пластическую деформацию, способом прокатки или одноосного растяжения при температуре жидкого азота 77 К до степени обжатия 10%, нагрев в электропечи до температуры 730-770 К, при которой максимально активно проходит процесс обратного α→γ превращения, с нагружением до (0,5-0,9)σ0,2 и выдержкой, при данной температуре, в нагруженном состоянии в течение часа (RU №2287592, публ. 20.11.2006).The prototype selected a method for processing austenitic steels, including quenching from 1323 K in air, tempering at a temperature of 1020 K, plastic deformation, by rolling or uniaxial tension at a temperature of liquid nitrogen of 77 K to a compression ratio of 10%, heating in an electric furnace to a temperature of 730-770 K, at which the process of reverse α → γ transformation is most actively taking place, with loading up to (0.5-0.9) σ 0.2 and holding, at this temperature, in the loaded state for an hour (RU No. 2287592, publ. 11/20/2006).

Недостатком данного способа обработки аустенитных сталей является неоднородность получаемой структуры из-за отсутствия предварительной обработки (создания в аустенитной стали более однородной структуры), что сказывается на получении низких прочностных свойств стали, а т.к. пластическая деформация проводится при криогенной температуре, требуется дополнительное специальное охлаждающее оборудование для заготовки и инструмента.The disadvantage of this method of processing austenitic steels is the heterogeneity of the resulting structure due to the lack of pre-treatment (creating more uniform structure in austenitic steel), which affects the obtaining of low strength properties of steel, and since plastic deformation is carried out at cryogenic temperature; additional special cooling equipment is required for the workpiece and tool.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка нового способа деформационно-термической обработки аустенитных нержавеющих сталей для повышения их прочностных свойств за счет формирования в стальных полуфабрикатах нанокристаллической и субмикрокристаллической структур.The objective of the invention is to develop a new method of deformation-heat treatment of austenitic stainless steels to increase their strength properties by forming nanocrystalline and submicrocrystalline structures in steel semi-finished products.

Техническим результатом изобретения является:The technical result of the invention is:

- режимы предварительной деформационно-термической обработки аустенитной нержавеющей стали, обеспечивающей формирование в стальных заготовках однородной мелкозернистой микроструктуры со средним размером зерна не более 20 мкм;- modes of preliminary deformation-heat treatment of austenitic stainless steel, which ensures the formation of a homogeneous fine-grained microstructure in steel billets with an average grain size of not more than 20 microns;

- режимы деформационно-термической обработки стали, обеспечивающие получение нанокристаллической и субмикрокристаллической структур аустенитной нержавеющей стали;- modes of deformation-heat treatment of steel, providing nanocrystalline and submicrocrystalline structures of austenitic stainless steel;

- повышение прочностных свойств аустенитной нержавеющей стали при комнатной температуре.- increase the strength properties of austenitic stainless steel at room temperature.

Поставленная задача решается предложенным способом деформационно-термической обработки аустенитных нержавеющих сталей. Способ обработки включает пластическую деформацию, причем пластическую деформацию методом горячей прокатки проводят в интервале температур от 973 до 1173 К до истинной степени деформации от 1 до 2 с последующим отжигом в интервале температур от 1323 до 1373 К и временем выдержки в течение от 10 до 30 минут; после этого проводят холодную прокатку до истинной степени деформации более 3,5 при комнатной температуре с последующим отжигом при температурах от 773 до 973 К длительностью от 30 минут до 2 часов.The problem is solved by the proposed method of deformation-heat treatment of austenitic stainless steels. The processing method includes plastic deformation, and plastic deformation by hot rolling is carried out in the temperature range from 973 to 1173 K to a true degree of deformation from 1 to 2, followed by annealing in the temperature range from 1323 to 1373 K and holding time for 10 to 30 minutes ; after that, cold rolling is carried out to a true degree of deformation of more than 3.5 at room temperature, followed by annealing at temperatures from 773 to 973 K for a duration of 30 minutes to 2 hours.

Отличительными признаками заявляемого способа являются:Distinctive features of the proposed method are:

- предварительная обработка, которая заключается в горячей прокатке при температуре от 973 до 1173 К до истинной степени деформации от 1 до 2 с последующим отжигом в интервале температур от 1323 до 1373 К и временем выдержки в течение от 10 до 30 минут. Такая предварительная обработка позволяет получить однородную мелкозернистую равноосную структуру со средним размером зерен 10 мкм без определенной текстуры;- pre-treatment, which consists in hot rolling at a temperature of from 973 to 1173 K to a true degree of deformation of 1 to 2, followed by annealing in the temperature range from 1323 to 1373 K and holding time for 10 to 30 minutes. Such pre-treatment allows you to get a homogeneous fine-grained equiaxial structure with an average grain size of 10 μm without a specific texture;

- проведение холодной прокатки до истинной степени деформации более 3,5, что способствует формированию структуры полосчатого типа, состоящей из ламелей феррита и аустенита со средним поперечным размером 50 нм, в результат чего повышаются прочностные свойства стали;- carrying out cold rolling to a true degree of deformation of more than 3.5, which contributes to the formation of a banded type structure consisting of lamellas of ferrite and austenite with an average transverse size of 50 nm, resulting in increased strength properties of steel;

- последующий отжиг образцов, подвергнутых холодной прокатке, в интервале температур от 773 до 973 К в течение от 30 минут до 2 часов сопровождающийся частичным обратным превращением мартенсита в аустенит, что стабилизирует структуру и приводит к формированию субмикрокристаллической структуры со средним размером зерна 100-200 нм.- subsequent annealing of the samples subjected to cold rolling in the temperature range from 773 to 973 K for 30 minutes to 2 hours, accompanied by a partial reverse transformation of martensite to austenite, which stabilizes the structure and leads to the formation of a submicrocrystalline structure with an average grain size of 100-200 nm .

Таким образом, достигнута поставленная задача по созданию нового способа деформационно-термической обработки аустенитных нержавеющих сталей, позволяющего существенно повысить прочностные свойства стали за счет формирования в ней нанокристаллической и субмикрокристаллической структур.Thus, the task has been achieved to create a new method of deformation-heat treatment of austenitic stainless steels, which allows to significantly increase the strength properties of steel due to the formation of nanocrystalline and submicrocrystalline structures in it.

Предлагаемое изобретение характеризуют следующие графические материалы:The invention is characterized by the following graphic materials:

Фиг.1 - структура аустенитной нержавеющей стали после горячей прокатки при 973 К до истинной степени деформации 1,5, последующего отжига при 1373 К в течение 10 минут и последующей холодной прокатки при комнатной температуре до истинной степени деформации 4;Figure 1 - structure of austenitic stainless steel after hot rolling at 973 K to a true degree of deformation of 1.5, subsequent annealing at 1373 K for 10 minutes and subsequent cold rolling at room temperature to a true degree of deformation 4;

Фиг.2 - структура аустенитной нержавеющей стали после горячей прокатки при 973 К до истинной степени деформации 1,5, последующего отжига при 1373 К в течение 10 минут, последующей холодной прокатки при комнатной температуре до истинной степени деформации 4 и последующего отжига при температуре 873 К в течение 2 часов.Figure 2 - structure of austenitic stainless steel after hot rolling at 973 K to a true degree of deformation of 1.5, subsequent annealing at 1373 K for 10 minutes, subsequent cold rolling at room temperature to a true degree of deformation 4 and subsequent annealing at a temperature of 873 K within 2 hours.

Пример осуществленияImplementation example

Для практического примера использовали аустенитную нержавеющую сталь типа 10Х18Н8Д3БР, образцы предварительно подвергали горячей прокатке при температуре 973 К до истиной степени деформации 1,5 с последующим отжигом при температуре 1373 К в течение 10 минут. После такой обработки средний размер зерна составил 10 мкм. Образцы в виде прутов квадратного сечения размером 9,2×9,2 мм2 прокатали при комнатной температуре до конечных размеров поперечного сечения 1,25×1,25 мм2, при этом истинная степень деформации составила 4, характерная структура после деформации представлена на Фиг.1. Из полученных прутков были вырезаны образцы длиной 70 мм, которые затем отжигали в интервале температур от 773 до 973 К в течение от 30 минут до 2 часов при каждой температуре. Структура после отжига при температуре 873 К в течение 2 часов представлена на Фиг.2.For a practical example, 10X18H8D3BR austenitic stainless steel was used, the samples were preliminarily hot rolled at a temperature of 973 K to a true degree of deformation of 1.5, followed by annealing at a temperature of 1373 K for 10 minutes. After this treatment, the average grain size was 10 μm. Samples in the form of square rods of size 9.2 × 9.2 mm 2 were rolled at room temperature to final cross-sectional dimensions of 1.25 × 1.25 mm 2 , the true degree of deformation being 4, the characteristic structure after deformation is shown in FIG. .one. Samples of 70 mm long were cut from the obtained rods, which were then annealed in the temperature range from 773 to 973 K for 30 minutes to 2 hours at each temperature. The structure after annealing at a temperature of 873 K for 2 hours is presented in Figure 2.

Достигнутый технический результат заключается в выполнении предварительной обработки для формирования однородной мелкозернистой структуры в аустенитной нержавеющей стали перед последующей интенсивной пластической деформацией, методом прокатки, формировании субмикрокристаллической структуры после пластической деформации и последующего отпуска, что способствует повышению прочностных свойств аустенитной стали, что подтверждается данными, приведенными ниже в таблице 1. The technical result achieved consists in pretreatment to form a homogeneous fine-grained structure in austenitic stainless steel before subsequent intense plastic deformation, by rolling, forming a submicrocrystalline structure after plastic deformation and subsequent tempering, which contributes to an increase in the strength properties of austenitic steel, which is confirmed by the data given below in table 1.

Механические свойства аустенитной нержавеющей стали 10Х18Н8Д3БРMechanical properties of austenitic stainless steel 10X18H8D3BR Состояниеcondition Предел текучести (σ0.2) МПаYield Strength (σ 0.2 ) MPa Предел прочности (σв), МПаTensile Strength (σ in ), MPa Холодная прокаткаCold rolling 20502050 20652065 773К, 30 мин773K, 30 min 20902090 21802180 773К, 2 ч773K, 2 h 16901690 18251825 873К, 30 мин873K, 30 min 14101410 14751475 873К, 2 ч873K, 2 h 13451345 15201520 973К, 30 мин973K, 30 min 11451145 12251225 973К, 2 ч973K, 2 h 10501050 11601160

Реализация предлагаемого способа в промышленном производстве позволит получать аустенитные нержавеющие стали с повышенными прочностными свойствами, которые могут быть использованы для изготовления элементов конструкций в химическом и нефтехимическом машиностроении, сосудов высокого давления, крепежных элементов.Implementation of the proposed method in industrial production will allow to obtain austenitic stainless steels with high strength properties that can be used for the manufacture of structural elements in chemical and petrochemical engineering, pressure vessels, fasteners.

Claims (1)

Способ деформационно-термической обработки аустенитных нержавеющих сталей, включающий пластическую деформацию путем горячей прокатки и термическую обработку, отличающийся тем, что горячую прокатку проводят в интервале температур 973-1173 К до истинной степени деформации от 1 до 2, последующую термическую обработку осуществляют путем отжига в интервале температур 1323-1373 К и с временем выдержки в течение от 10 до 30 мин, затем проводят холодную прокатку при комнатной температуре до истинной степени деформации от более 3,5 до 4 с последующим отжигом в интервале температур 773-973 К с длительностью от 30 мин до 2 ч. The method of heat-treatment of austenitic stainless steels, including plastic deformation by hot rolling and heat treatment, characterized in that the hot rolling is carried out in the temperature range 973-1173 K to the true degree of deformation from 1 to 2, the subsequent heat treatment is carried out by annealing in the range temperatures 1323-1373 K and with a holding time of 10 to 30 minutes, then cold rolling is carried out at room temperature to a true degree of deformation of more than 3.5 to 4, followed by annealing m in the temperature range 773-973 K with a duration from 30 minutes to 2 hours.
RU2012108541/02A 2012-03-07 2012-03-07 Method for deformation-thermal processing of austenitic stainless steels RU2482197C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012108541/02A RU2482197C1 (en) 2012-03-07 2012-03-07 Method for deformation-thermal processing of austenitic stainless steels

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012108541/02A RU2482197C1 (en) 2012-03-07 2012-03-07 Method for deformation-thermal processing of austenitic stainless steels

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2482197C1 true RU2482197C1 (en) 2013-05-20

Family

ID=48789863

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012108541/02A RU2482197C1 (en) 2012-03-07 2012-03-07 Method for deformation-thermal processing of austenitic stainless steels

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2482197C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2542151C2 (en) * 2013-05-28 2015-02-20 Открытое акционерное общество "Челябинский трубопрокатный завод" Production of metal products from alloyed steels and alloys
RU2548339C1 (en) * 2013-10-02 2015-04-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Thermomechanical processing of lightly-alloyed steels
CN110923430A (en) * 2019-10-30 2020-03-27 中国科学院金属研究所 Preparation method of high-strength and high-plasticity 304 austenitic stainless steel with low martensite content
RU2809290C1 (en) * 2023-10-02 2023-12-11 Акционерное общество "Челябинский трубопрокатный завод" (АО "ЧТПЗ") Method for producing cold-worked pipes from austenitic stainless steel of type “08х18н10т”

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3446333A (en) * 1966-06-07 1969-05-27 United States Steel Corp Treating austenitic stainless steels
SU1280031A1 (en) * 1985-01-04 1986-12-30 Научно-исследовательский институт металлургии Method of manufacturing cold-hardened band from austenitic stainless steel
RU2172350C2 (en) * 1999-07-19 2001-08-20 Институт проблем сверхпластичности металлов РАН Device for deformable treaqtment of blanks
RU2181776C2 (en) * 2000-01-05 2002-04-27 Институт проблем сверхпластичности металлов РАН Steel treatment method
RU2254394C1 (en) * 2004-03-16 2005-06-20 Открытое акционерное общество "Синарский трубный завод" (ОАО "СинТЗ") High-strength austenitic stainless steel and method of final hardening of articles made from such steel
RU2302304C2 (en) * 2002-01-31 2007-07-10 Смс Демаг Акциенгезелльшафт Method for producing hot rolled strip of austenite stainless steels and plant for performing the same

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3446333A (en) * 1966-06-07 1969-05-27 United States Steel Corp Treating austenitic stainless steels
SU1280031A1 (en) * 1985-01-04 1986-12-30 Научно-исследовательский институт металлургии Method of manufacturing cold-hardened band from austenitic stainless steel
RU2172350C2 (en) * 1999-07-19 2001-08-20 Институт проблем сверхпластичности металлов РАН Device for deformable treaqtment of blanks
RU2181776C2 (en) * 2000-01-05 2002-04-27 Институт проблем сверхпластичности металлов РАН Steel treatment method
RU2302304C2 (en) * 2002-01-31 2007-07-10 Смс Демаг Акциенгезелльшафт Method for producing hot rolled strip of austenite stainless steels and plant for performing the same
RU2254394C1 (en) * 2004-03-16 2005-06-20 Открытое акционерное общество "Синарский трубный завод" (ОАО "СинТЗ") High-strength austenitic stainless steel and method of final hardening of articles made from such steel

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2542151C2 (en) * 2013-05-28 2015-02-20 Открытое акционерное общество "Челябинский трубопрокатный завод" Production of metal products from alloyed steels and alloys
RU2548339C1 (en) * 2013-10-02 2015-04-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Thermomechanical processing of lightly-alloyed steels
CN110923430A (en) * 2019-10-30 2020-03-27 中国科学院金属研究所 Preparation method of high-strength and high-plasticity 304 austenitic stainless steel with low martensite content
RU2809290C1 (en) * 2023-10-02 2023-12-11 Акционерное общество "Челябинский трубопрокатный завод" (АО "ЧТПЗ") Method for producing cold-worked pipes from austenitic stainless steel of type “08х18н10т”

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2525006C1 (en) Thermomechanical processing of austenite steels
Pachurin et al. Economical preparation of 40X steel for cold upsetting of bolts.
RU2012143967A (en) METHOD FOR PRODUCING PRODUCTS FROM LIGHT AUSTENITIC STRUCTURAL STEEL AND PRODUCT FROM LIGHT AUSTENITIC CONSTRUCTION STEEL (OPTIONS)
WO2016001893A3 (en) Method for producing a high strength steel sheet having improved strength and formability and obtained sheet
BR112014000086A2 (en) method for cold rolled steel sheet production
CN104451082A (en) Preparation method of 304 austenitic stainless steel having grain size less than 100nm
RU2482197C1 (en) Method for deformation-thermal processing of austenitic stainless steels
RU2553321C1 (en) Method of preparation of calibrated rolled product for fabrication of hardware fasteners
US8377235B2 (en) Process for forming steel
US20160032417A1 (en) Work hardenable yield ratio-controlled steel and method of manufacturing the same
RU2618678C1 (en) Method of deformation-thermal processing of austenitic high-manganese steel
JP2012066279A (en) Method for producing bearing race
RU2598744C1 (en) Method of thermomechanical treatment of metastable austenitic steel
RU2395356C1 (en) Procedure for fabricating pipes out of aluminium alloys
RU2287592C1 (en) Method for thermomechanical strengthening of austenite stainless steels
RU2535889C1 (en) Heat treatment method of corrosion-resistant martensite-aging steels
Phi et al. Solution for heat treatment in quenching process of S45C steel small diameter machine parts having strong texture
RU2405840C1 (en) Hardening method of austenitic non-magnetic steel
RU2640702C1 (en) Method of deformation-thermal treatment of austenitic corrosion-resistant steels
CN101798620B (en) Thermal treatment method for large-size complex cross section mold for extruding sectional material of train body
Lee et al. Characteristics of 8T-bolt manufactured by the yield-Ratio-Control-Steel for cold former
RU2544730C1 (en) Method of thermomechanical treatment of low alloyed steel
US20200270714A1 (en) Softening method for high-strength q&p steel hot roll
RU2627715C1 (en) Method of thermomechanical processing microalloy steels
KR101894645B1 (en) Method for producing preform for rolling bearing

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140308